Защитное заземление – преднамеренное электрическое соединение с землей или ее эквивалентом металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением вследствие замыкания на корпус и по другим причинам (индуктивное влияние соседних токоведущих частей, вынос потенциала, разряд молнии и т.п.).
Защитное заземление предназначено для устранения опасности поражения электрическим током в случае прикосновения к корпусу электроустановки и другим нетоковедущим металлическим частям, оказавшимся под напряжением вследствие замыкания на корпус и по другим причинам.
Область применения защитного заземления – электроустановки по напряжением до 1000 В в сетях с изолированной централью и выше 1000В в сетях с любым режимом нейтрали источника тока (как с изолированной, так и с глухозаземленной).
В соответствии с требованиями ГОСТ 12.1.030-81 [1] защитное заземление электроустановки следует выполнять:
при номинальном напряжении 380В и выше переменного тока и 440В и выше постоянного тока во всех случаях;
при номинальных напряжениях от 42В до 380В переменного и от 110В до 440В постоянного тока при работах в условиях с повышенной опасностью, особо опасных и наружных установках.
Примечание: Характеристики этих условий приведены в обязательном приложении к ГОСТ 12.1.013-78 [2].
Защитному заземлению подвергают металлические части электроустановок и оборудования, доступные для прикосновения человека и не имеющие других видов защиты, например, корпуса электрических машин, трансформаторов, светильников, каркасы распределительных щитов, металлические трубы и оболочки электропроводок и т.д.
Принцип действия защитного заземления в электроустановках напряжением до 1000В:
снижение напряжения прикосновения на заземленном корпусе при замыкание на него питающего напряжения.
Это достигается за счет малого сопротивления заземляющего устройства (
Ом). Ток течет по пути наименьшего сопротивления, а т.к. сопротивление человека (
кОм), то он пойдет в заземлитель или его эквивалент.
Принципиальная схема защитного заземления приведена на рис.:
(а) — трехфазной сети; (б) — двухпроводных сетей переменного и (в) — постоянного тока.
Примечание: предельно допустимые значения напряжений прикосновения и токов через тело человека с учетом длительности воздействия приведены в ГОСТ 12.1.038-82 [3].
Заземление осуществляется с помощью специальных устройств – заземлителей — это совокупность заземлителя – металлических проводников, соприкасающихся с землей, и заземляющих проводников, соединяющих заземляемые части электроустановки с заземлителем.
В зависимости от взаимного расположения заземлителей и заземляемого оборудования различают выносные и контурные заземляющие устройства. Первые из них характеризуются тем, что заземлители вынесены за пределы площадки, на которой размещено заземляемое оборудование, или сосредоточены на некоторой части этой площадки (рис. 20.4).
Контурное заземляющее устройство (рис. 20.5), заземлители которого располагаются по контуру (периметру) вокруг заземляемого оборудования на небольшом расстоянии друг от друга (несколько метров), обеспечивает лучшую степень защиты, чем предыдущее
Заземлители бывают одиночные и групповые, исскуственные и естественные.
Груповой заземлитель состоит из вертикальных стержней и соединяющей их горизонтальной полосы.
В качестве естественных заземлителей используют:
— проложенный в земле водопровод;
— обсадные трубы скважен (металлические);
— свинцовые оболочки кабелей, проложенных в земле;
— другие металлоконструкции, расположенные в грунте.
Общее сопротивление заземляющего устройства состоит из сопротивления естественных и искусственных заземлителей:
где 
– требуемое (допустимое) значение сопротивления заземляющего устройства.
Требования к сопротивлению защитного заземления регламентируются ПУЭ. В любое время года это сопротивление не должно превышать 4 Ом
Преднамеренное соединение с землёй и других конструктивных, металлических частей электрооборудования, которые нормально не находятся под напряжением, но могут оказаться под напряжением при случайном соединении с токоведущими частями. Задача защитного заземления—устранение опасности поражения тока человека в случае прикосновения к корпусу, оказавшемуся под напряжением.
Область применения защитного заземления трёхфазные сети питания до 1000 в. с изолированной централью.
Принцип действия защитного заземления—снятие напряжения между корпусом, оказавшемся под напряжением, и до безопасного значения. Так разница при защитном заземлении и без по току будет примерно в 150 раз.
Заземляющие устройства—это совокупность заземлителя—металлических проводников.
Заземлители бывают искусственные и естественные.
Заземляющие проводники обычно изготавливаются из листовой стали.
Оборудование подлежащее заземлению—это металлические нетоковедущие металлические части электрооборудования, при этом в помещениях с повышенной опасностью или особо опасных заземлений установки выше 12 вольт переменного или 110 вольт постоянного тока.
Занулением наз. присоединение к неоднократно заземленному нулевому проводу питающей сети корпусов и других металлических частей электрооборудования, которые нормально не находятся под напряжением.
Задача зануления та же что и защитного заземления.
Принцип зануления—превращения пробоя на корпус в однофазное короткое замыкание (т.е. замыкание между фазой и нулевым проводом) с целью вызвать большой ток, способный обеспечить срабатывание защиты, т.е. отключить установки от питающей сети. Такой защитой являются : плавкие предохранители, автоматы.
Область применения зануления : трёхфазные четырех проводные сети до 1000 в. с глухо-заземленной нейтралью.
Защитные средства делятся на три группы : изолирующие, ограждающие, предохранительные.
Изолирующие—обеспечивают изоляцию человека от токоведущих частей, а также от земли. Изолирующие защитные средства делятся на основные и дополнительные.
Основные изолирующие средства—способны длительное время выдерживать рабочие напряжения (до 1000 в. — резиновые перчатки, инструмент с изолированными рукоятками).
Дополнительные изолирующие средства—до 1000 в. диэлектрические калоши, коврики.
Ограждающие средства—временное ограждения—щиты, переносное заземление.
Предохранительные—защитные очки, противогазы, предохранительные пояса.
Т.К. срочное прибытие медиков маловероятно, то каждый работающий с эл. должен уметь оказывать первую доврачебную помощь.
Первая помощь при поражении эл. током состоит из двух этапов : освобождение от действия эл. тока и оказание ему медицинской помощи. Поскольку длительное прохождение эл. тока—критерий очень опасный, то очень важно как можно оперативной освободить пострадавшего от воздействию эл. тока. Также надо быстро начать оказывать первую медицинскую помощь и вызвать врача, пусть даже если пострадавший находится в состоянии клинической смерти.
Высвобождение человека от действия эл. тока : отключение—с помощью ближайшего рубильника, если неизвестно где он находится или он далеко расположен, то нужно рубить провода топором с деревянной ручкой (до 1000 в.). Если пострадавший находится на высоте, то при отключении напряжения он может упасть—принанять меры чтобы человек не получил новых травм. Кроме того при отключении напряжения может погаснуть свет. Если одежда сухая то можно попытаться оттащить за неё человека, при этом не касаясь тела. Если напряжение до 1000в. попробовать оттолкнуть пострадавшего от токоведущих частей сухой палкой или наоборот откинуть провода от человека, для этих же целей можно использовать сухую верёвку. Если нельзя ничего предпринять произвести короткое замыкание.
Многие части электроустановок, не находящиеся под напряжением (станины электрических машин и кожухи трансформаторов; осветительная арматура; приводы и кожухи электрических аппаратов; вторичные обмотки измерительных трансформаторов; каркасы распределительных шкафов и щитов управления; металлические конструкции подстанций; металлические оболочки кабелей и кабельные муфты; стальные трубы электропроводок и т. п.) могут во время аварии оказаться под напряжением, что вызывает опасность поражения электрическим током обслуживающего персонала при прикосновении к ним. Обеспечить безопасность прикосновения к таким частям призвано защитное заземление.
Заземление снижает потенциал по отношению к земле металлических частей электроустановки, оказавшихся под напряжением при аварии, до безопасной величины.
Защитные действия заземления состоят в уменьшении тока, возникающего в теле человека при соприкосновении с корпусом машины (смотрите рисунок ниже положение – б), оказавшимся под напряжением. Человек включается в электрическую цепь параллельно заземлению; чем больше сопротивление человека по сравнению с сопротивлением заземления, тем меньше так в теле человека.
Величина сопротивления заземляющих устройств для всех электроустановок строительства при различных напряжениях должна приниматься в соответствии с нормами ПУЭ (см. гл. 1-7). При этом, учитывая высокую ответственность защитного заземления, облегчение расчетных условий при временных электроустановках строительства не должно допускаться.
Устройство заземления в трехфазной установке
а — с глухозаземленной нейтралью; б — с изолированной нейтралью.
Защитное заземление выполняется различно в зависимости от системы электроснабжающей сети и напряжения электроустановки.
На строительных площадках и на предприятиях строительной индустрии низковольтные сети сооружаются, как правило, по четырехпроводной системе напряжением 380/320 В.
Трехфазные сети напряжением до 1000 В с изолированной нейтралью источников питания в условиях строительства сооружаются лишь в отдельных случаях: в подземных выработках, в карьерах, на торфоразработках.
В электроустановках напряжением до 1000 В с глухо заземленной нейтралью трансформаторов (или генераторов) защитное заземление выполняется присоединением заземляемых частей установки к заземленному нейтральному проводу электросети. В этом случае при повреждении изоляции и переходе напряжения на металлические части установки создается короткое замыкание одной фазы трансформатора (или генератора) через нейтраль (смотрите рисунок выше положение – а). В результате повреждения часть электроустановки немедленно автоматически отключается (перегорает плавкая вставка предохранителя или отключается автомат).
«Электроснабжение строительно-монтажных работ», Г.Н. Глушков
Намечая размещение вертикальных заземлителей по периметру замкнутого контура на расстоянии друг от друга порядка 5 м (а = 5, d/l= 2), находим по таблице, что ηв = 0,69. Смотрите таблицу – Сопротивление (Ом) растеканию зарядов свинцовых оболочек кабелей, уложенных на глубине 0,7 м (удельное сопротивление грунта ρ = 1*102 Ом*м) Сопротивление, Ом, всех заземлителей растеканию…
Определение общего сопротивления всего заземляющего контура требует учета взаимного экранирующего влияния одиночных вертикальных заземлителей и горизонтальных соединительных полос. Для этого служат коэффициенты использования ηв и ηг, приведенные в таблице ниже. Коэффициенты использования вертикальных заземлителей ηв и горизонтальных соединительных полос ηг Количество вертикальных заземлителей Отношение a/l1 1 2 3 ηв ηг ηв ηг ηв ηг 4…
Если в траншее находится несколько кабелей, то общее сопротивление их свинцовых оболочек растеканию зарядов Rк, Ом, с учетом взаимного экранирующего влияния, определяют из формулы Rк = Rou/√n где Rou — сопротивление растеканию зарядов свинцовой оболочки одного кабеля, Ом; n — число кабелей в траншее. Общее сопротивление естественных заземлителей растеканию зарядов определяют по формуле где Rc…
Напряжение, под которым может оказаться человек, аналитически определить невозможно, оно будет зависеть от множества факторов (в частности от соотношения заземления у приемников и источников электроэнергии). Если численные значения сопротивлений обоих заземлений будут невелики, то на величину напряжения, под которым может оказаться человек, будет влиять соотношение параметров сети и ряд других факторов. Вот почему для сетей…
Голые заземляющие проводники, проложенные в земле, выполняют одновременно роль заземлителей. Сопротивление заземляющих устройств растеканию зарядов зависит от удельного сопротивления грунта, так как основное сопротивление растеканию зарядов оказывает грунт. Приближенные средние значения удельных сопротивлений грунта ρ (Ом*м) приведены ниже: Грунт – 102*1. Песок – 102*7. Супесь – 102*3. Чернозем – 102*2 Суглинок, каменистая глина (верхний слой…